鄭海紅，辛 偉，石 揚(yáng)

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所，山西太原 030024)

電子元器件中的薄膜電容器常見生產(chǎn)工藝流程為：卷繞、冷壓（或熱壓）、預(yù)編帶、噴金、焊接、封裝、分選和打標(biāo)等。其中的冷壓工藝自動(dòng)化程度低，很多廠家依靠人工或半自動(dòng)化設(shè)備來(lái)完成，生產(chǎn)效率低，質(zhì)量難以保證。生產(chǎn)廠家為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，亟需一種高性價(jià)比的自動(dòng)化冷壓設(shè)備。由中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所研制的薄膜電容自動(dòng)冷壓機(jī)實(shí)現(xiàn)了薄膜電容自動(dòng)冷壓，無(wú)需人工干預(yù)，最高速度500只/min，滿足了生產(chǎn)廠家需求。

1 冷壓工藝

冷壓工藝是在一定壓力下將卷繞芯子壓扁，一是為后道工序制作做準(zhǔn)備，二是可以提高芯子緊密度，改善電容器電氣性能。冷壓過(guò)緊，壓扁后的芯子端面不呈直立狀，不利于噴金時(shí)金屬顆粒滲透到因錯(cuò)邊而形成的“口袋”里，噴金層的接觸牢度下降，如金屬化膜被損傷，電容器的各項(xiàng)電性能下降。冷壓過(guò)松，芯子不能完全定型，與芯子端面金屬化層接觸的噴金層因焊接壓力而易松動(dòng)，產(chǎn)品的接觸損耗大，同時(shí)加大產(chǎn)品的其它電參數(shù)的控制難度。

2 薄膜電容冷壓機(jī)工作流程

薄膜電容冷壓機(jī)主要是把卷繞后的柱型電容芯子壓扁（如圖1所示）。

圖1 電容經(jīng)過(guò)冷壓形態(tài)圖

其工作流程為：卷繞后的電容芯子通過(guò)振動(dòng)料盤按照固定的方向排成一排上到傳送吸盤接口，吸盤吸取電容芯子轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，把料送到冷壓柱下，冷壓柱下落，帶電容芯子到冷壓工位，液壓系統(tǒng)控制壓頭（壓頭的壓力根據(jù)工藝進(jìn)行設(shè)定）壓緊電容芯子后，再將其帶到下料工位下料，見圖2。

圖2 電容冷壓流程工位示意圖

3 關(guān)鍵技術(shù)及解決方案

3.1 不同直徑的電容芯子上料技術(shù)

由于每一批來(lái)料的電容芯子尺寸不同（芯子直徑從3～8 mm，芯子長(zhǎng)度5～7.5 mm），因此，將尺寸不同的芯子順暢地傳送到冷壓工位是實(shí)現(xiàn)整機(jī)功能的一個(gè)先決條件。

根據(jù)芯子的直徑，將圖2中的吸料盤分制為5種。如圖3，每種料盤的尺寸R、A、B、B1均不相同，以適應(yīng)不同芯子的上料。每個(gè)料盤上有多組真空吸孔，上料時(shí)，吸孔與負(fù)壓腔相通，吸附芯子送到冷壓盤下；在冷壓盤與吸盤交換工位處，吸孔與負(fù)壓腔斷開，迅速與大氣相通加快釋放速度。

圖3 吸盤尺寸示意圖

當(dāng)來(lái)料尺寸變化時(shí)，可通過(guò)擰下螺釘1（如圖4）快速更換料盤進(jìn)行生產(chǎn)，此設(shè)計(jì)調(diào)整方便快捷，可有效減少輔助時(shí)間。

圖4 吸盤安裝示意圖

吸盤上設(shè)有16個(gè)工位，使得整機(jī)自動(dòng)工作時(shí)，各動(dòng)作并行進(jìn)行，提高效率。

3.2 電容芯子在冷壓盤上的傳送技術(shù)

在冷壓盤上，完成了電容芯子在吸盤與冷壓盤之間的轉(zhuǎn)換、預(yù)壓、冷壓及下料。那么，如何在不更換配件的條件下，完成不同尺寸（一是電容芯子的直徑尺寸不同，二是電容芯子冷壓前后的電容尺寸也不相同）電容在各個(gè)工位間的傳送是本機(jī)的關(guān)鍵點(diǎn)之一。

如圖5所示，采用凸輪帶動(dòng)壓料柱升降，依靠壓料柱重力所產(chǎn)生的摩擦力完成傳送的方法來(lái)解決這一關(guān)鍵問(wèn)題。壓料柱與電容支撐盤之間的間隙大小由圓柱形凸輪上的曲面控制。柱形凸輪的曲線展開圖見圖6。在曲線的A、E段，如果吸盤上沒有料傳送上來(lái)，壓料柱沿凸輪的曲面運(yùn)動(dòng)，此時(shí)壓料柱與電容支撐盤之間有幾百微米的間隙；如果有料傳送到冷壓盤上，壓料柱將與凸輪曲面脫離，壓料柱靠重力將電容芯子壓到電容支撐盤上表面完成到預(yù)壓、冷壓及下料工位間的傳送。在曲線B段，壓料柱沿凸輪曲面運(yùn)動(dòng)，向上抬升，完成下料。在曲線C段，壓料柱處于最高點(diǎn)，準(zhǔn)備接收吸盤的來(lái)料。在曲線的D段，壓料柱沿凸輪的曲面下降，完成電容芯子在吸盤和冷壓盤間的位置轉(zhuǎn)換，此段設(shè)計(jì)了可調(diào)整凸輪曲線高度機(jī)構(gòu)，以保證尺寸不同的電容芯子均能在不更換配件的情況下，通過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)整完成兩盤間的過(guò)渡。

圖5 冷壓盤示意圖

圖6 凸輪曲線展開圖

3.3 冷壓技術(shù)

根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，采用不同薄膜及卷繞排布方式的電容的冷壓壓力不同，最終的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)為單位面積上所承受的壓力。電容冷壓的過(guò)松過(guò)緊都會(huì)影響其性能，因此，控制好冷壓壓力至關(guān)重要。

冷壓電容所需壓力F計(jì)算公式為：

其中：

F——冷壓電容所需壓力，根據(jù)工藝參數(shù)選?。?/p>

P——電容單位面積所需壓力；

S——電容承壓面積；

L——電容芯子周長(zhǎng)；

B——纏繞電容芯子所用的膜寬；

C——膜與膜間的偏移量。

如圖7所示，壓頭由偏心輪帶動(dòng)連桿拉動(dòng)杠桿式壓頭完成壓料動(dòng)作。冷壓壓力通過(guò)調(diào)節(jié)壓力室內(nèi)的彈簧的伸縮量來(lái)調(diào)節(jié)，主要原理：通過(guò)公式1計(jì)算得出冷壓電容所需壓力（即壓頭上所需壓力），再換算到彈簧壓力室側(cè)，然后，利用手動(dòng)液壓泵對(duì)千斤頂加壓，使千斤頂閥芯上升，推動(dòng)壓力室下蓋向上運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧，直到彈簧所產(chǎn)生的彈力能夠滿足壓料壓力（如圖8）。針對(duì)電容種類繁多，所需壓力不盡相同，我們制作了幾種不同絲徑尺寸的彈簧，并對(duì)其生產(chǎn)成型后的彈力系數(shù)進(jìn)行測(cè)定，分別得出相應(yīng)彈簧的彈力與壓縮量的比例圖，這樣，通過(guò)簡(jiǎn)單的觀察比例圖就能查出所需壓力的彈簧壓縮量，再根據(jù)此壓縮量調(diào)整壓力室上、下蓋錯(cuò)位差即可。

另外，在冷壓前，先對(duì)電容進(jìn)行了預(yù)壓，主要是使電容在真正的冷壓前形成扁平的形狀，以達(dá)到更好的冷壓效果。

圖7 冷壓結(jié)構(gòu)示意圖

圖8 壓力室結(jié)構(gòu)示意圖

圖6 歷史參數(shù)表

圖7 參數(shù)搜索

4 結(jié)束語(yǔ)

此信息化系統(tǒng)已經(jīng)于中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十二研究所電鍍車間正常使用。相比于舊式手工記錄電鍍工作情況來(lái)說(shuō)，新型的信息化系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的記錄整個(gè)生產(chǎn)線的工作狀態(tài)和參數(shù)，并且由于數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，可以根據(jù)電鍍工件情況改進(jìn)電鍍工藝，同時(shí)在生產(chǎn)管理方面能準(zhǔn)確記錄操作情況，提高生產(chǎn)管理效率。

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